在藍(lán)寶石襯底上外延生長gan薄膜的mocvd工藝分析畢業(yè)論文

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1、摘要第三代半導(dǎo)體材料GaN由于具有優(yōu)良性質(zhì)使其在微電子和光電子領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景,目前制備GaN的方法主要有分子束(MBE)、氯化物氣相外延(HVPE)、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)。本文介紹了MOCVD法在藍(lán)寶石襯底上外延生長GaN材料并利用其無掩模橫向外延生長GaN薄膜與同樣生長條件下,在未經(jīng)腐蝕預(yù)處理的藍(lán)寶石襯底上外延的GaN薄膜進(jìn)行對比測試[1]。測試分析結(jié)果表明,經(jīng)過腐蝕預(yù)處理的GaN衍射峰的半峰寬及強(qiáng)度、表面平整度、腐蝕坑密度都明顯優(yōu)于未經(jīng)腐蝕預(yù)處理的GaN薄膜,使原有生長條件下GaN薄膜位錯密度下降50%。并且通過Hall測試、x射線雙晶衍射結(jié)果、室溫PL譜測

2、試[2]成功地制備出GaN單晶薄膜材料,取得了GaN材料的初步測試結(jié)果。測試研究發(fā)現(xiàn)增加緩沖層厚度、多緩沖層結(jié)構(gòu)可以有效地降低位錯密度、提高薄膜質(zhì)量,其中通過中溫插入層結(jié)構(gòu)實(shí)驗獲得了質(zhì)量最好的GaN外延層[3]。關(guān)鍵字:GaNMOCVD藍(lán)寶石襯底預(yù)處理 緩沖層外延生長STUDYOFEPITAXIALLATERALOVERGROWTHOFGALLIUMNITRIDEONSAPPHIREBYMOCVDByHaiqingJiangSupervisor:Prof.XianyingDaiABSTRACTGallium-nitride-semiconductoroffersgoodpotenti

3、alvalueforapplicationinawiderangeofopticaldisplay,opticalrecordingandilluminationduetoitsexcellentquality.Atpresent,molecularbeamepitaxity(MBE),Chloridevaporphaseepitaxy(HVPE)andmetalorganicchemicalvapordeposition(MOCVD)areusedtoprepareGaN. ThistextintroducesovergrowthofGallium-nitrideonsapphir

4、ebyMOCVDandcomparestheresultwiththatonnon-corrodesapphire.Theresultsprovedthatthinnerfull-widthathalf-maximum(FWHM),higherintensityvalueofX-raydiffraction,smoothersurfaceandlowerdensityvalue oftheetchingpitwerereceivedusingpatternedsubstrate,whichmadesurethatunderthesamegrowthprocessthedensityo

5、fthedislocationsdecreased50%.Afterthat,italsousesHallTest,X-raymaclediffractionTest,andPLSpectrumTestunderroomtemperaturetochecktheGaNthin-filmmaterial.Theresultsshowedthatmulti-buffer-layerstructurecoulddecreasethedensityofthedislocationsandimprovethequalityofthecrystalstructure.TheGaNepilayer

6、withIntermediate-Temperatureinsertlayerhadthebestresultsofallthesamples.KEYWORDS:GaNMOCVDsurfacepretreatmentonsapphiresubstratecushionepitaxialgrowth第一章緒論1.1GaN材料的基本特性1.2現(xiàn)有的GaN基化合物的制備技術(shù)1.3GaN現(xiàn)有制備技術(shù)對比第二章MOCVD中影響成膜因素第三章藍(lán)寶石襯底表面預(yù)處理3.1藍(lán)寶石襯底與處理的原因3.2實(shí)驗探究與結(jié)果分析第四章研究緩沖層結(jié)構(gòu)及其改進(jìn)4.1傳統(tǒng)緩沖層及其局限4.2實(shí)驗探究及其結(jié)果分析第五章

7、GaN薄膜的生長研究5.1GaN材料的生長5.2生長的GaN材料的測試結(jié)果第六章結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)第一章緒論1.1GaN材料的基本特性GaN首先由Johnson等人合成,合成反應(yīng)發(fā)生在加熱的Ga和NH3之間,600~900℃的溫度范圍,可生成白色、灰色或棕色粉末(是含有O或未反應(yīng)的Ga所致)[4]。GaN是極穩(wěn)定的化合物,又是堅硬的高熔點(diǎn)材料,熔點(diǎn)約1700℃。GaN具有高的電離度,在Ⅲ-Ⅴ族化合物中是最高的。在大氣壓力下,GaN晶體一般呈六方纖鋅礦結(jié)構(gòu),具

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